推 AndrewHuang:看來這篇是空軍學術月刊:P140.116.141.210 03/30
我查到了 這篇寫的不錯
source:http://www.mnd.gov.tw/division/~defense/mil/mnd/mhtb/
%AA%C5%ADx%BE%C7%B3N%A4%EB%A5Z/555/555-6.htm
=====================很長喔==========================
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影響飛行安全的氣象要素
空軍少校 林得恩
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提要
氣象的守視與掌握在維護飛行安全的工作上經常扮演相當重要的角色。透過資料的分析與研判，我們發現飛機的「積冰」現象常常是導致飛航安全的天氣因素之一，當飛機遇到了積冰，不但容易改變原先流線體之外觀，讓飛行員對起初的環境流場產生誤判；也使得飛機上舉力在瞬間減少，拖力、重量、失速同時增加，倍增飛行任務的危險性。由於積冰常發生在飛機操縱系統外部可活動部分之表面，也亦引發飛機操縱系統失靈的危險。而當飛機在空中航行的時候，所遭遇到一些極不穩定的氣流，使得飛機發生強烈的顛簸振盪，甚至失去控制的現象，此種大氣中所遭遇到的小範
圍極不穩定氣流，更是我飛航安全之隱形殺手。
前言
21世紀的氣象，是令人驕傲的。由於秉承了前輩們累積的知識、經驗以及技術，開始對周遭所發生的一些天氣現象，具有一定程度定性的瞭解與定量的掌握，對於趨吉避凶、逢凶化吉扮演重要的角色；雖然未來再求精進、力求突破的空間仍相當大，但是努力的目標非常明確，工作的項目也非常清楚。因此我們也可以充滿信心地說，21世紀的氣象，是可以令人期待的。
陳泰然(註一)認為：研究大氣之目的就是瞭解大氣。瞭解大氣之目的就是要能更精確地預測大氣。對我空軍而言，任務在遂行的過程中，對氣象的要求更是有其迫切性與必需性。舉例來說，當在地面上的人或車，遇到了惡劣的天氣，諸如雨雪、強風或雷暴等，他可以立即躲到房間內或車庫中，甚至找一個山洞暫時躲避，或在路旁臨時停車；然而我飛行員遇到這種情況時，就沒哪麼簡單了，他必需在很短的時間內反應，到底是要避開它或是穿越它？避開它要怎麼避？穿越它又應怎麼穿越？這種與惡劣天氣搏鬥的勇氣與挑戰的信心，著實令我們非常欽佩！這也更加突顯在維護飛
行安全的工作上，氣象的守視與掌握在其中扮演相當關鍵的角色。到底有哪些氣象要素會影響到我們飛行的安全呢？以下是我們初步的分析報告。
積冰———引發飛機操縱系統失靈的危險份子
飛機的「積冰」（Icing）現象常常是導致飛航安全的重要天氣因素之一。當飛機遇到了積冰，不但容易改變原先流線體之外觀，讓飛行員對起初的環境流場產生誤判；也使得飛機上舉力在瞬間減少，拖力、重量、失速同時增加，倍增飛行任務的危險性。另一方面，由於積冰常發生在飛機操縱系統外部可活動部分之表面，也亦引發飛機操縱系統失靈的危險，我們必需特別注意。一般而言，形成積冰的基本條件是飛機表面之溫度必需低於0?祔以及大氣存在過冷卻水滴，通常當航機穿越由過冷卻水滴所組成之雲層，或低於凍結溫度之液體降水區時，就會有積冰現象發生的可能(如
圖一)；也就是說，當飛行在萬餘呎的高空時，由雲團中上升氣流所提供的水氣碰到機身，在極短的時間內反應成冰晶。根據統計最嚴重積冰發生在攝氏零度至零下10度之雲層中，而零下10度至零下20度亦常見，航機在此範圍內飛行，飛行員必需特別注意。（本省攝氏零度等值線的全年變化在12,000呎至16,000呎之間，可提供飛行員參考。）
而積冰情況對飛行安全常構成不利的影響，主要可分為三大類：首先，嚴重的翼面積冰能令翼面變形，而使與翼面接觸的氣流呈不規則的分佈狀態，以致升力減少，阻力增加，容易令航機失速。其次，機身外的高度儀積冰時，能使機艙內高度表的讀數不正確而發生危險，這是維護飛行安全過程中非常關鍵的因子。最後，天線積冰也可使航機與地面的通訊完全隔絕，令利用儀器飛行的航機，產生嚴重的問題。而積冰形成的主角是溫度和雲層中的水氣，水氣由於氣溫下降又凝成水滴，如溫度到達冰點以下仍然是液體，這些水滴便成為積冰的原料。若溫度繼續下降，水氣便變成冰
晶，水滴的數量隨高度增加而迅速減少，積冰形成的機會也相應減少。
雖然現今科技進步，許多航空器都有除冰裝置，但飛行過程中，因積冰現象造成機件故障的情事，在世界各地(如美、加各國)仍時有所聞，因此我飛行人員必須提高警覺，掌握動態，不可掉以輕心。根據過去的氣候統計資料顯示，東亞地區積冰現象的產生多發生在鋒面系統、雷雨發展對流胞內、海洋性（太平洋高壓）氣團西伸、東退之際以及因地形所引發的對流雲中。由於積冰範圍多屬局部性，性質係為暫時性，一般氣象人員可以預知積冰發生的區域以及發生的高度，但卻無法確切指出積冰發生的地點。因此，航程中若遭遇危險性之積冰時，建議飛行員應立即準備遠離，以
策安全。航機若飛行高度之大氣溫度已在零度以下，就不應再飛入零度至零下20度之間的雲（或發展雲）中。如果已遇到積水現象，雲層發展又厚時，則建議爬升至零下20度以下或者下降至零度以上的空域，以防止積冰的匯集。同時也應立即將遭遇積冰發生的地點、高度等資料通知相關地面工作人員，以警示其它飛機儘量避開，共同維護飛航安全。
如果飛行過程中，還是遭遇到積冰現象時，飛行員必須立即做出應變。首先必須判斷積冰的種類，一般飛機的動力設備中，最危險的情形就是汽化器內積冰。其積冰的主要原因是因為引擎燃料的汽化，加上空氣自進氣管輸入產生瞬間膨脹而冷卻，這時必須立即啟動除冰裝備，做好除冰措施。另一方面，當機翼或機尾產生積冰時，利用引擎周圍之熱空氣或電流裝備加溫除冰，即所謂「熱翼」及電阻絲的機制。然而，根據美國航空安全委員2000年的調查結果顯示，不管採用什麼方法，或啟動什麼裝備，維護行動都必須在積冰開始形成之前；也就是說，企圖在飛航積冰發生時（或
後），再進行除冰措施，都不是件有效率的事，這也再一次凸顯氣象精確的預報與掌握，對飛行安全維護的重要。
亂流———飛航安全的隱形殺手
凡氣流所發生之任何渦動或垂直運動，只要能使航機飛行高度或航線發生劇變者，均可稱為亂流（Turbulence）。
亂流屬於危害飛航行安全之重要危險因素之一；近年來，航空事業日益發達，氣象資訊的重要對飛安的維護亦日益明顯（如圖二）。當飛機在空中航行的時候，常常就會遭遇到一些極不穩定的氣流，使飛機發生強烈的顛簸振盪，甚至失卻控制的現象，此種大氣中小範圍的極不穩定氣流，常常就是飛航安全之隱形殺手。
蔣志才(註二)就根據亂流可能發生地區，進行亂流預報的討論。葉光熙(註三)也明確指出亂流在飛航安全中的重要性。針對局部地區、特殊季節影響下，亂流也有其特徵性的掌握（楊，1991）(註四)。林得恩(註五)更針對亂流特性、影響層面加以分類，並綜整數點給飛行員的建議。健行（1997）(註六)也由五個發生飛安的實例來探討雷雨亂流與晴空亂流的重要性。
飛機對亂流反應係隨附近氣流、風速、飛機大小、飛行高度及機翼之負荷而異。若以飛行高度來劃分，可分飛行在1,500呎以下之低空發生的「低空亂流」及之上的「高空亂流」。
根據亂流的特性及強度，我們可以歸納以下屬類；
一、對流性亂流
當大氣中冷空氣下沈、暖空氣上升，造成大氣對流活動，形成所謂的不穩定趨勢；尤其是在夏日午後，此類對流性氣流特別活躍，對飛機安全的影響也最大。
此時，對流性氣流極易向上延伸至數千呎之高；若飛機在此時飛入不穩定空氣中，即易遇上因對流旺盛而生成的亂流。
二、障礙物阻擋所引起的亂流
受地形、障礙物或短距離內風向、風速明顯變化所造成的現象。此類亂流大小與風速和阻礙物大小及粗糙度有關。風速愈大，阻礙物愈大、愈粗糙，則亂流愈強。
一般而言，機械性亂流常出現於機場區域；因此，飛機在著陸時，若有陣性側風發生，應提高警覺，此為本省發生亂流主要的型態之一；而在空機無論是在低空進場降落或爬升之際，空速呈陣性波動，則應保持高於正常之邊際空速，以避免有失速之虞。
三、風切所引起的亂流
以逆溫層形成在無風和風速極微的晴朗夜晚，且近地面處於逆溫層上方之風速較強，風切帶即會在期間發展，當飛機或升或降穿越逆溫層時，風切帶之渦旋會使飛機引起空速之突變，在跑道上空失速，影響飛安甚鉅（如圖三）。
四、山岳波所引起的亂流
穩定的上升和下降氣流可伴隨山岳波向上延展至7,000呎的高空及下游處的區域，通常此類亂流強度可達中度至強烈的程度。
一般而言，風速大於每小時25浬且垂直穿向山脈之脊時，若雲狀成為莢狀、滾軸狀，垂直向上發展完整，則可能附近會有山岳波亂流形成。
五、機尾亂流
每架飛行中的飛機，均可產生一對方向相反的渦旋，其強度受航機的重量、速度及機翼形狀大小而異。嚴重的機尾亂流可造成飛機結構受損，最主要的災害是誘發的滾軸渦旋，易導致尾隨之飛機失控，造成意外。
2001年11月12日，美國航空公司編號587號空中巴士班機自美國紐約甘迺迪國際機場起飛，當時機場上空晴朗，風速不大：數分鐘後，那架空中巴士型客機就在空中故障，墜落地面。肇因可能就是亦因為當時一架日航波音747巨無霸客機在同一航道上剛起飛不久，所製造的機尾亂流所致。
事實上根據美國聯邦航空總署規定，按照飛機大小而釐定出飛機之間的「最小安全距離」；因為機尾亂流通常可以在無風或微風的環境中停留數分鐘，並向後延伸達12公里以上。美國連續體動力學公司總裁畢拉寧就分析說，減少機尾亂流的關鍵是使機尾產生的兩對或幾對渦流不穩定，且要容易迅速消散。達成這種結果，目前有兩種思考方法，一是沿著機翼重新分配空氣動力負載，設法利用機尾水平穩定翼所產生的渦流；一是設計小型空氣動力板製造擾動，擊潰機尾亂流，利用現成的機翼與機尾控制面，互相協調，上下移動20度，以擾亂渦流。
六、晴空亂流
1997年12月一架自東京飛往夏威夷途中的客機就遇上了強烈的晴空亂流，瞬間急降30多公尺的飛行高度，造成相當嚴重的損失，其中一人死亡，傷者更超過100人。2002年5月2日美國聯合航空一架自雪梨飛往美國舊金山的波音七四七客機，在東加群島上空遭遇強大的晴空亂流，導致客機緊急降落，機上七名受傷乘客立即送醫救治。
所謂的「晴空亂流」，一般多發生於無雲天空中之亂流。根據統計，此類亂流一般多出現在噴射氣流靠極區的一邊，高空槽附近或相對於噴射氣流之地面低壓系統的東北方或北方；即使沒有明顯的噴射氣流存在，由於風切區伴有強烈低壓和高空槽脊之等高線劇烈彎曲，也常會碰上類此晴空亂流，一般多發生在二、三萬呎或以上的高空，且多分布在風向或風速變化較大的地方(如冷、暖空氣交界處，氣流輻合、輻散處等)，由於發生亂流時的天氣多屬良好，機上的雷達探測發揮不了功能，目前此類型亂流的掌握與預報仍是我氣象人員亟待努力突破的重要課題。
事實上，亂流的發生也有其地域性、季節性與特徵性，本省除了高空晴空亂流較不易確定其位置外，一般只要有雷雨、颮線或颱風侵襲，常會有強烈或以上的亂流伴隨產生，在幾個經常性亂流產生的地區，主要的成因可能都是來自地形的因素。
(一)東北部：宜蘭附近（如圖四）。
(二)東南部：夏季西南氣流在台東附近之背風亂流。
(三)西北部：東北季風配合地形所致。
(四)中部：大規模東北風或東風越山後，至苗栗、台中一帶產生。
(五)恆春地區：東北季風加強、落山風形成。
(六)局部山區：經常有亂流產生，大小強度不一。
根據吾人統計：如果東北季風增強，馬公地區風速達每小時30浬以上時，馬公東北方約20至30浬處，常有中度亂流生成；每年9至11月恆春地區落山風增強，則恆春至鵝鑾鼻間就會有中至強烈亂流產生，且持續時間較長；又林口、楊梅、後龍等地及台灣東北角，一年四季均因地形影響而有所謂的輕度亂流產生，值得我飛行人員注意。
結語
氣象的守視與掌握，在維護飛行安全的工作上經常扮演重要的角色。透過研究資料顯示，飛機的「積冰」現象常常是導致飛航安全的天氣因素之一，當飛機遇到了積冰，不但容易改變原先流線體之外觀，讓飛行員對起初的環境流場產生誤判；也使得飛機上舉力在瞬間減少，拖力、重量、失速同時增加，倍增飛行任務的危險性。由於積冰常發生在飛機操縱系統外部可活動部分之表面，也亦引發飛機操縱系統失靈的危險。
東亞地區積冰現象的產生多在鋒面系統、雷雨發展對流胞內、海洋性（太平洋高壓）氣團西伸、東退之際以及因地形所引發的對流雲中。由於積冰範圍多屬局部性，性質係為暫時性，一般氣象人員可以預知積冰發生的區域以及發生的高度，但卻無法確切指出積冰發生的地點。
亂流屬於危害飛航行安全之重要危險因素之一；近年來，航空事業日益發達，氣象資訊的重要對飛安的維護亦日益明顯。當飛機在空中航行的時候，就常會遭遇到一些極不穩定的氣流，使飛機發生強烈的顛簸振盪，甚至失去控制的現象，此種大氣中小範圍的極不穩定氣流，往往就是飛航安全之隱形殺手。
根據亂流的特性及強度，我們可畫分為對流性亂流、障礙物阻擋所引起的亂流、風切所引起的亂流、山岳波所引起的亂流、機尾亂流與晴空亂流等六類；而亂流的發生也有其地域性、季節性與特徵性，本省除了高空晴空亂流較不易確定其位置外，一般只要有雷雨、颮線或颱風侵襲，常會有強烈或以上的亂流伴隨產生，在幾個經常性亂流產生的地區，主要的成因可能都是來自地形的因素。
參考資料
一、戚啟勳，大氣科學的應用，大氣科學，1980，頁399-460。
二、鮑學禮，飛機產生之天氣現象預報，特殊天氣現象預報課程，1976，頁1-33。
三、廖坤男與張儀峰等，雷雨、閃電和靜電的釋放，航空氣象實務，2000，第13章。
註釋
註一 陳泰然，天氣改造與人造雨，高等氣象學，1985，頁205-217。
註二 蔣志才，亂流預報作業討論，氣象預報與分析，35，1967，頁17-23。
註三 葉光熙，亂流與飛行，空軍學術月刊，151，1969，頁75-80。
註四 楊黎明，亂流與飛行，空軍學術月刊，421，1991，頁50-61。
註五 林得恩，亂流———飛航安全的隱形殺手，空軍學術月刊，489，1997，頁70-78。
註六 健行， 半年來因氣象因素影響飛航安全的幾個特例，航空氣象，17，1997，頁62-80。
作者簡介
林得恩少校 空軍通信電子學校76年班，台灣大學大氣科學博士班研究生，現職空軍氣象聯隊氣象中心課長
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